[实用新型]轧辊表面多头激光毛化加工装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及轧辊表面毛化处理装置，具体地指一种轧辊表面多头激光毛化加工装置。

背景技术

冷轧薄板钢的表面形貌对板型、深冲性、延伸率和涂镀性能均有重要影响，而冷轧薄板钢的表面形貌在很大程度上取决于冷轧生产过程中工作辊及平整辊的表面形貌。因此，在冷轧薄板生产工艺中，要求对冷轧工作辊、平整辊的辊面进行毛化处理，然后轧制出满足用户特殊工艺要求的冷轧毛化钢板。

到目前为止，轧辊毛化技术和设备的发展经历了三个阶段：喷丸毛化、电火花毛化和20世纪90年代开始研发的激光毛化。喷丸毛化技术噪音高、粉尘大、功耗高、处理成本高，且轧辊表面区域硬度、喷丸尺寸和冲击速率及冲击角具有随机性、不均匀性、难以控制和重复性不好等缺点。电火花毛化技术形貌均匀性、保持性比喷丸毛化好，但存在轧辊使用寿命短、设备维修率高、耗电量大、维修不方便和油污染严重等问题。激光毛化技术能明显改善毛化板深冲性能和涂镀性能，且毛化过程中无噪声、无污染。随着激光毛化技术的成熟，越来越多的企业采用激光毛化这一新工艺。

针对表面质量要求较高的冷轧钢板，轧辊的毛化点阵分布要求是无序的。有序麻面方式生产出来的产品对光的折射具有方向性，影响了钢板表面的外观。此外，冷轧钢板容易形成拉伤，因为轧辊在有序毛化点连成的直线上容易与钢板紧密贴合，使产生的铁屑不能被轧辊表面的毛化坑吸收，始终存在于钢板与轧辊之间，连续划出可见的直线痕迹。但是，对一些要求印花图案的钢板，则要求轧辊的毛化点阵分布是有序的。

为了解决激光毛化设备的有序毛化问题，中国专利“一种轧辊表面激光毛化处理方法”（公开号：CN101642778A）提出加快激光毛化头沿轧辊轴向的运动速率，增大螺旋倾角，但这种毛化坑分布方式虽然在轧辊圆周方向和长度方向都呈非直线规律，沿螺纹倾角方向却是有序的，当轧辊轧制板带时，也会影响板面在不同角度的反射效果。中国专利“一种多头激光无序毛化轧辊表面的加工方法”（公开号CN102699524A）提出用随机信号发生器控制脉冲激光器，改变激光脉冲束的频率和占空比，使毛化点的形貌和分布密度不一致以实现无序化，缺点是对钢板的粗糙度均匀性和深冲性能会造成一定影响。此外，中国专利“光纤激光毛化系统”（公开号CN102380706A）所述的使激光头作旋转运动和左右偏转运动也会使毛化点形貌不规则，且控制设备较复杂。

不管毛化点阵分布是有序的或无序的，毛化点的形貌和尺寸都应统一，以免对钢板粗糙度均匀性和深冲性能造成影响。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种能实现有序和无序均匀毛化功能、加工效率高、对激光功率没有限制且充分利用激光能量的轧辊表面多头激光毛化加工装置。

为实现上述目的，本实用新型所设计的轧辊表面多头激光毛化加工装置，包括激光器和数控机床，所述数控机床的床身上设置有床头箱和床尾座，所述床头箱上安装有用于支撑并驱动被加工轧辊旋转的轧辊转轴，所述床尾座上安装有用于顶紧被加工轧辊的顶尖，其特殊之处在于：所述数控机床的床身上还设置有与轧辊转轴平行布置的平移导轨，所述平移导轨上设置有与其滑动配合的毛化平台，所述毛化平台上设置有对准被加工轧辊表面的激光聚焦机构，所述激光聚焦机构是由k个并列聚焦头组成的聚焦头阵列；所述毛化平台上还设置有位于激光器和激光聚焦机构之间的振动分光机构，所述振动分光机构包括安装在毛化平台上的振动装置、平行布置的第一全反射镜和第二全反射镜、以及k个并列分光头，所述第一全反射镜与激光器所发射激光束呈45°入射角布置，所述第二全反射镜固定在振动装置上，所述k个并列分光头位于第二全反射镜所反射激光束通路上，且所述k个并列分光头的位置与k个并列聚焦头的位置一一对应。

进一步地，所述k个并列分光头在振动装置的振幅范围内平均分布，且最两端的分光头分别对应于振动装置的振峰和振谷。这样排列使振动装置振动时分光机构发射激光的范围最大。

更进一步地，所述分光头的数量k=2n+1，n为非零自然数，且正中间的分光头对应于振动装置的振幅零点。优选的自然数n=2～4，这样分光头的数量为5个、7个或9个。

更进一步地，所述激光聚焦机构的k个并列聚焦头所输出激光束与被加工轧辊表面垂直。这样，激光束垂直照射被加工轧辊表面，激光能量利用效率更高，加工效果更好。

更进一步地，所述振动装置的振动频率f=1～10kHz、振幅A=5～30μm。这样，可在被加工轧辊表面产生符合板型、深冲性、延伸率、涂镀性能要求的毛化点阵。